Le plateau Caraïbe s'est formé, sans doute dans le Pacifique, par la fusion de la tête d'un panache mantellique. Il s'est ensuite accrété autour des Caraïbes et sur la côte ouest de l'Amérique du sud. Nous avons étudié des échantillons de l'île de Curaçao et de la ride de Béata, dans les Caraïbes, et de l'île de Gorgona dans le Pacifique. Ces échantillons sont des roches volcaniques (basaltes, komatiites et picrites) ou plutoniques (gabbros, dolérites, dunites et wehrlites). Nos méthodes sont celles de la pétrologie et de la géochimie élémentaire et isotopique (Nd, Sr, O).<br />La ride de Béata est formée de gabbros et de dolérites. Ces roches, comme celles de Curaçao, dérivent de liquides basaltiques et montrent des spectres de terres rares (TR) plats. Leur source est isotopiquement appauvrie. L'âge des roches de Béata suggère une longue histoire magmatique pour la formation du plateau en trois épisodes (90 Ma, 76 Ma et 55 Ma).<br />Toutes les roches plutoniques de Gorgona (gabbros, dunites et wehrlites) dérivent de liquides basaltiques montrant des spectres de TR plats ou appauvris en TR légères. Les picrites et les komatiites dérivent de liquides ultra-magnésiens appauvris ou très appauvris en TR légères. Les compositions isotopiques de Nd indiquent deux sources mantelliques : une appauvrie et une plus enrichie (epsilon Nd +10 et +6). La similitude des rapports d'éléments incompatibles et des compositions isotopiques suggère que certaines roches plutoniques dérivent par différenciation des liquides komatiitiques. Ces magmas se mettent ensuite en place dans des sills à faible profondeur.<br />Les conclusions principales sont :<br />(a) le système d'alimentation du plateau est complexe<br />(b) les liquides parents sont hétérogènes : ultra-magnésiens ou basaltiques, appauvris ou non en éléments incompatibles. La source comprend un composant enrichi et un composant appauvri.<br />(c) la tête du panache est zonée. Ceci est lié au processus de fusion partielle. Au cœur, de haute température, les liquides ultra-magnésiens se forment. Un processus de fusion fractionnée avancé permet de former des liquides très appauvris et l'échantillonnage du composant appauvri. Dans les bordures, plus froides, les liquides basaltiques se forment par des taux de fusion fractionnée moindres, ce qui favorise l'échantillonnage du composant enrichi. Ces liquides sont ensuite homogénéisés et acquièrent des signatures géochimiques uniformes.

Les spéléothèmes constituent une des rares archives continentales susceptibles de fournir des enregistrements à haute résolution de la variabilité climatique, datés de manière fiable. Cependant, ceux développés en contexte archéologique n'ont jamais fait l'objet d'études approfondies. L'objectif principal de ce travail est de tester leur potentiel informatif. Des spéléothèmes du stade isotopique 5, formés en entrée de cavités et intercalés dans des séquences archéologiques (Coudoulous et Bourgeois-Delaunay), ont fait l'objet d'analyses radiochronologiques, pétrographiques, chimiques et isotopiques. L'utilisation de la méthode de datation U-Th par TIMS a permis d'améliorer le calage chronologique des épisodes de concrétionnement et d'affiner la chronostratigraphie des gisements. Un continuum de structures cristallines a été identifié et mis en relation avec les conditions de précipitation de la calcite et avec le signal du δ13C. Les variations du δ13C et du δ18O enregistrées par les spéléothèmes ont été analysées à haute résolution et comparées avec les enregistrements d'autres archives climatiques. Elles ont été principalement influencées par la température. Des événements climatiques de courte durée ont été mis en évidence et un enregistrement très détaillé a été obtenu pour le SIO 5e. Cette étude démontre que les spéléothèmes d'entrées de grottes peuvent être exploités pour reconstituer les paléoenvironnements régionaux et pour préciser le cadre chronologique des occupations préhistoriques. Ils sont donc susceptibles de participer à la résolution des problèmes de corrélation de site à site et d'apporter des éléments de discussion aux thématiques traitant de l'influence de l'environnement sur les sociétés préhistoriques.

Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié les sulfures hydrothermaux qui se forment dans les environnements ultrabasiques le long de la ride Médio-Atlantique, afin de préciser les processus hydrothermaux mantelliques et les processus métallogéniques à l'origine des enrichissements des sulfures en métaux. A l'échelle régionale, des failles de détachement à faible pendage, qui portent à l'affleurement les roches du manteau, contrôlent les circulations de fluides, alors que le moteur thermique des convections hydrothermales est activé à l'échelle locale par des intrusions gabbroïques au sein des roches du manteau. Les sulfures hydrothermaux étudiés au cours de ce travail proviennent de différents sites hydrothermaux à substrat ultrabasique (Ashadze, Logatchev, Rainbow), ainsi que des sites à substrat basaltique (Snake Pit, Krasnov). La caractérisation minéralogique des échantillons hydrothermaux par observation microscopique et par spectroscopie à diffraction X a conduit à une sélection des échantillons avant des analyses plus détaillées. Les analyses chimiques par spectroscopie, fluorescence X et ICP pour la détermination des compositions isotopiques du cuivre et des concentrations en métaux traces, terres rares et étain, ont été effectuées sur divers sulfures de cuivre (chalcopyrite, bornite, digenite, covellite, stannite), le cuivre ayant la particularité de précipiter sous différentes formes en fonction de la température, du pH, des conditions rédox et de la fugacité en oxygène et en soufre du milieu. L'étude de la sphalérite, sulfure de zinc, a principalement servi d'élément de comparaison pour les concentrations en métaux traces. L'étude des sulfures le long de ces failles amène un certain nombre de spécificités géochimiques et minéralogiques des minéralisations hydrothermales associées aux roches du manteau sur les dorsales lentes. Ces caractéristiques précisent les processus métallogéniques locaux dans les minéralisations formées sur le plancher océanique. A une échelle plus globale, nos résultats permettent également de discuter des particularités des circuits hydrothermaux mantelliques et de la nature des roches impliquées dans les réactions hydrothermales en profondeur. L'enrichissement en cuivre des sulfures primaires et secondaires des sites hydrothermaux est caractéristique des environnements ultrabasiques. L'étude de la composition isotopique de ce métal permet donc de travailler sur l'évolution des structures hydrothermales et de tracer les réactions chimiques qui s'y produisent. Le peu de variations dans les différentes roches d'où est extrait le cuivre ne permet pas de discuter de sa source. Cependant le fractionnement important des isotopes du cuivre lors de l'oxydation des sulfures primaires met en avant des processus locaux à l'échelle de la cheminée. L'oxydation et la réduction du cuivre, ainsi que la dissolution et la précipitation des sulfures secondaires fractionnent les isotopes du cuivre et vont, soit l'appauvrir en isotopes lourds dans le cas des sulfures résiduels, soit l'enrichir en isotopes lourds dans le cas des sulfures secondaires issus des fluides d'altération. Les données acquises permettent également de préciser les processus de maturation des monts par incorporation puis réduction de sulfures oxydés et donc fractionnés en cuivre. Les métaux traces des sulfures hydrothermaux sont de bons traceurs du substrat lessivé. L'abondance du nickel traduit l'interaction hydrothermale avec les roches ultrabasiques. Les fortes concentrations en étain ainsi que les spectres de terres rares normalisés aux chondrites et les anomalies négatives en europium peuvent s'expliquer par un lessivage de roches acides, telles que les trondhjémites situées au sommet des intrusions gabbroïques. La présence de ces roches dans les cores complexes océaniques implique une fusion partielle des gabbros en cours de refroidissement en profondeur. Cette fusion est induite par un abaissement du point de fusion du gabbro lié à l'injection d'eau de mer en profondeur le long des failles de détachement. Les concentrations en métaux traces permettent aussi de travailler sur les complexes intervenant dans le transport de ces métaux et donc d'étudier les phases liquides à l'origine de leur transport. La séparation de phase intervenant lors de la remontée des fluides, génère deux types de fluides, un fluide de forte salinité et un fluide en phase vapeur condensée de faible salinité. Ces fluides peuvent emprunter des cheminements différents le long des failles On peut ainsi considérer que lors de l'ébullition, la phase vapeur se sépare de la saumure et migre vers le haut du mur pour alimenter les sorties de fluides. Cette séparation et la migration du fluide sont contrôlées, et sans doute facilitées, par la présence de la faille de détachement sur le mur du rift. Les failles de détachement génèrent des roches acides, trondjhémites, riches en étain, qui vont enrichir les minéralisations ultrabasiques. L'étain est ensuite extrait de ces roches par les interactions hydrothermales et précipité en surface sous forme de stannite dans les zones chaudes des cheminées hydrothermales. Les concentrations primaires de l'étain dans les sphalérites peuvent être remobilisées et reconcentrées, à la fois dans la sphalérite et la chalcopyrite lors du remplacement de la sphalérite par la chalcopyrite au coeur des cheminées et sans doute également au coeur de l'amas sulfuré. La géochimie des éléments mineurs dans les minéralisations sulfurées permet donc d'estimer les types de roches impliqués dans les réactions hydrothermales, ainsi que l'évolution de certains métaux en fonction des conditions chimiques du milieu. Nos études sur les minéralisations hydrothermales associées aux systèmes hydrothermaux mantelliques montrent le rôle central des grandes failles de détachement. En effet, d'une part elles contrôlent les remontées et les sorties de fluides hydrothermaux et d'autre part elles génèrent par injection d'eau en profondeur des roches acides, inhabituelles sur les dorsales. A leur tour, ces roches acides, telles que les trondhjémites, traduisent des processus plus globaux contrôlés par les circulations inhabituelles de grands volumes d'eau le long des failles de détachement, ce qui constitue une caractéristique importante des dorsales lentes. En conclusion, l'étude des interactions hydrothermales le long des grandes failles de détachement constitue une étape primordiale dans la compréhension et la localisation des systèmes hydrothermaux. La connaissance des minéralisations polymétalliques est indispensable au développement économique mondial des ressources terrestres.

L'altération chimique des roches primaires et des minéraux dans les systèmes naturels a un impact majeur sur la formation des sols et leur composition. L'altération chimique est largement pilotée par la dissolution des minéraux. Les éléments chimiques libérés dans les eaux souterraines par la dissolution des minéraux réagissent facilement pour former des minéraux secondaires comme les argiles, zéolites et carbonates. Les carbonates se forment par réaction des cations divalents (Ca, Fe et Mg) avec CO2 dissous tandis que la formation des kaolins et de la gibbsite est attribuée à l'altération des minéraux riches en aluminium, le plus souvent les feldspaths. Le projet Carbfix à Hellisheiði (sud-ouest de l'Islande) a pour but d'utiliser les processus d'altération naturelle pour former des minéraux carbonatés par réinjection dans les roches basaltiques environnantes de CO2 provenant d'une centrale géothermique. Ce processus trouve son origine dans la dissolution des roches basaltiques riches en cations divalents (Ca, Fe et Mg) qui se combinent au CO2 injecté pour former des minéraux carbonatés. Cette thèse est centrée sur la dissolution du basalte cristallin de Stapafell qui est composé essentiellement de trois phases minérales (plagioclase, pyroxène et olivine) et qui est riche en cations divalents. La vitesse de libération des éléments du basalte à l'état stationnaire et loin de l'équilibre a été mesurée dans des réacteurs à circulation à des pH de 2 à 12 et des températures de 5 à 75°C. Les vitesses de libération de Si et Ca à l'état stationnaire présentent une variation en fonction du pH en forme de U avec une diminution des vitesses lorsque le pH augmente en conditions acides et une augmentation avec le pH en conditions alcalines. Les vitesses de libération du silicium par le basalte cristallin sont comparables à celles par le verre basaltique de même composition chimique aux faibles pH et aux températures ≥ 25°C mais elles sont plus lentes aux pH alcalins et aux températures ≥ 50°C. Par contre, les vitesses de libération de Mg et Fe diminuent de manière monotone avec l'accroissement du pH à toutes les températures. Ce comportement a pour cause les variations contrastées, en fonction du pH, des vitesses de dissolution des trois minéraux constitutifs du basalte: plagioclase, olivine et pyroxène. Les vitesses de libération des éléments déduites de la somme des vitesses de dissolution du plagioclase, pyroxène et olivine normalisées à la fraction volumique de ces minéraux sont, à un ordre de grandeur près, les mêmes que celles mesurées dans cette étude. En outre, les résultats expérimentaux montrent que, durant l'injection d'eaux chargées en CO2 de pH proche de 3.6, le basalte cristallin libère préférentiellement Mg et Fe en solution par rapport à Ca. L'injection de fluides acides chargés en CO2 dans des roches cristallines basaltiques peut donc favoriser la formation de carbonates de Mg et Fe aux dépends de la calcite aux conditions de pH acides à neutres. Le plagioclase, qui est la phase la plus abondante du basalte, influence fortement la réactivité de ce dernier. La vitesse de dissolution du plagioclase, basée sur la libération de la silice, présente une variation en forme de U en fonction du pH, diminuant lorsque le pH augmente aux conditions acides mais augmentant avec le pH aux conditions alcalines. En accord avec les données de la littérature, la vitesse de dissolution du plagioclase à pH constant, en conditions acides, augmente avec sa teneur en anorthite. L'interprétation et le fit des données obtenues suggèrent que la vitesse de dissolution du plagioclase est contrôlée par la décomposition d'un complexe activé riche en silice, formé par le départ de Al de la structure du minéral. Le plus remarquable, par comparaison aux hypothèses antérieures, est que la vitesse de dissolution du plagioclase en conditions alcalines est indépendante de sa teneur en anorthite - e.g. les vitesses de dissolution des plagioclases riches en anorthite augmentent avec le pH aux conditions alcalines. A ces conditions, il est probable que la vitesse de dissolution rapide du plagioclase domine, en raison de sa forte teneur en Ca, la libération vers la phase fluide des cations divalents du basalte cristallin. La gibbsite est généralement le premier minéral qui précipite lors de la dissolution du plagioclase. C'est un hydroxyde d'aluminium que l'on trouve dans divers sols et qui est aussi la phase principale des minerais de bauxite. Les vitesses de précipitation de la gibbsite ont été mesurées dans des réacteurs fermés, en conditions alcalines à 25 et 80°C, en fonction de l'état de saturation du fluide. Les analyses des solides après réaction ont démontré que la précipitation de gibbsite s'est produite dans toutes les expériences. L'interprétation de l'évolution dans le temps de la chimie du fluide réactif fournit des vitesses de précipitation de la gibbsite qui sont près des vitesses de dissolution du plagioclase. En plus, des vitesses de précipitation de la gibbsite diminuent plus rapidement que des vitesses de dissolution du plagioclase quand le pH descende. Ceci suggère que l'étape limitant de l'altération du plagioclase sur la surface de la terre est plutôt la consommation d'Al par formation de la gibbsite que la dissolution même du plagioclase. La kaolinite est en général le second minéral formé après la gibbsite lors de la dissolution du plagioclase à basse température. Les vitesses de précipitation de la kaolinite ont été mesurées dans des réacteurs à circulation à pH = 4 et t = 25°C, en fonction de l'état de saturation du fluide. Au total, 8 expériences de précipitation de longues durées ont été réalisées dans des fluides légèrement supersaturés par rapport à la kaolinite, en utilisant comme germes pour la précipitation une quantité connue de de kaolinite de Géorgie (KGa-1b) contenant peu de défauts et préalablement nettoyée. Les vitesses de précipitation de kaolinite mesurées sont relativement lentes comparées aux vitesses de dissolution du plagioclase. Cette observation suggère que la formation de kaolinite lors de l'altération est limitée par sa vitesse de précipitation plutôt que par que la disponibilité en Al et Si issus de la dissolution du plagioclase. L'ensemble des résultats de cette étude fournit un certain nombre de principes scientifiques de base nécessaires à la prédiction des vitesses et des conséquences de la dissolution du basalte cristallin et du plagioclase à la surface de la Terre et lors de l'injection du CO2 à proximité de la surface dans le cadre des efforts de stockage du carbone. Les résultats obtenus indiquent, bien que les vitesses de précipitation de la gibbsite soient relativement rapides, que la vitesse de précipitation relativement lente de la kaolinite peut être le processus contrôlant la formation de ce minéral à la surface de la Terre. Cette observation souligne la nécessité de poursuivre la quantification de la précipitation de ce minéral secondaire aux conditions typiques de la surface de la Terre. En outre, comme les proportions des différents métaux divalents libérés par les basaltes cristallins varient sensiblement avec le pH, la carbonatation des basaltes doit produire un changement systématique de l'identité des minéraux carbonatés et des zéolites précipités en fonction de la distance au puits d'injection. Cette dernière conclusion pourra être directement testée dans le cadre du projet CarbFix actuellement conduit à Hellisheiði en Islande.

L'augmentation de la demande énergétique incite les compagnies pétrolières à prospecter dans des zones où les conditions de forage et d'exploitation du gisement sont de plus en plus difficiles, comme les réservoirs profondément enfouis. Ces réservoirs sont localisés à des profondeurs de l'ordre de 5000 m et peuvent présenter des régimes de pressions anormaux. Ces surpressions sont classiquement expliquées par différents mécanismes comme la compaction mécanique, la pression hydrothermale, la génération d'hydrocarbures, la cimentation de l'espace poreux et la libération d'eau par réaction minérale. C'est à la contribution de ce dernier phénomène que nous nous sommes intéressés et en particulier à la réaction de déshydratation des smectites. Les smectites sont des phyllosilicates et présentent la particularité de pouvoir insérer des molécules d'eau dans leur structure, entraînant de fortes variations de volumes. Elles présentent également une grande variabilité chimique : les feuillets, chargés négativement, sont sujets à de nombreuses substitutions cationiques et le cation compensateur situé en site interfoliaire peut être de nature très variée, généralement un alcalin ou un alcalino-terreux. Dans une première partie expérimentale, nous avons calculé les paramètres cristallochimiques de smectites dioctaédriques alumino-magnésiennes sodiques ou calciques dans une large gamme de compositions chimiques par analyse Rietveld à partir de diffractogrammes de rayons X (DRX) pour différents états d'hydratation. La structure chimique a été déterminée par microscopie électronique à balayage munie d'un spectromètre à dispersion d'énergie (MEB-EDS). Les paramètres de Margules de chaque solution solide ont été déterminés par régression multilinéaire pour un modèle non idéal asymétrique. Il apparaît que l'hydratation est le phénomène principal faisant varier le volume molaire des smectites (environ 50vol% pour un passage d'un état 3W à 0W) mais que la composition chimique a un impact également (environ 5vol%), que ce soit la variation de composition du feuillet ou de l'interfoliaire. Dans une seconde partie de modélisation, nous avons combiné les résultats de thermodynamique avec des données de modélisation de bassin afin d'estimer la contribution de la déshydratation des smectites sur la génération de surpression dans les bassins sédimentaires, en prenant un exemple dans le delta du Niger. Dans ce cas de bassins ayant un fort taux de sédimentation et d'épaisses couches argileuses, les simulations indiquent que les surpressions générées par la déshydratation des smectites sont de l'ordre de 40% de la surpression totale observée dans les puits.

L'ion nitrate (NO3-) présent dans les neiges Antarctiques est issus de l'oxydation des oxydes d'azote (NOx = NO + NO2) dans l'atmosphère. Aux sites de faible accumulation de neige tels que Vostok et Dôme C sur le plateau de l'Est de l'Antarctique, le nitrate n'est pas piégé de manière ultime dans la neige, ce qui limite fortement l'interprétation des enregistrements en nitrate dans les carottes de glace. Des mesures récentes de la composition isotopique en azote du nitrate (δ15N) montrent des valeurs extrêmement élevées (+339‰) dans les premiers décimètres de la neige de Dôme C. Ces valeurs ont été attribuées à la photolyse du nitrate et au recyclage important qui en résulte. Le nitrate possède, par ailleurs, une anomalie isotopique en oxygène (Δ17O) qui permet de tracer l'activité de l'ozone (O3) au cours de sa formation. Ce travail de thèse présente le premier enregistrement de la composition isotopique complète du nitrate (δ15N, Δ17O et δ18O) dans une carotte de glace : la carotte de glace de Vostok dont les 64 échantillons analysés couvrent une période de 150 000 ans. Ce jeu de données a été complété par 313 échantillons collectés entre 2007 et 2010 dans le continuum atmosphère/givre/neige au Dôme C ainsi que dans 21 puits de neige prélevés dans une zone couvrant l'essentiel de l'Est de l'Antarctique. L'analyse isotopique de ces échantillons modernes a permis de contraindre le modèle conceptuel TRANSITS développé au cours de cette thèse et dont le but est de représenter le recyclage du nitrate à l'interface entre l'atmosphère et la neige ainsi que son impact sur la composition isotopique du nitrate archivé. Les valeurs positives et élevées du δ15N du nitrate piégé dans la carotte de glace de Vostok montrent que le recyclage du nitrate a toujours eu lieu sur le plateau Antarctique au cours de la période étudiée. Les variations du flux primaire de nitrate reçu au site de Vostok estimées à l'aide du modèle TRANSITS montrent, en périodes glaciaires, un flux primaire plus important qui pourrait être lié à une dénitrification stratosphérique plus conséquente. Les valeurs de Δ17O du nitrate montrent que l'incursion d'ozone d'origine stratosphérique dans la troposphère était plus fréquente en périodes glaciaires. Nous proposons enfin que les résultats acquis dans le cadre de cette thèse pourraient permettre de mieux contraindre le cycle de l'azote sur la côte Antarctique et d'apporter des éléments d'interprétation des enregistrements en nitrate dans les carottes de glace de sites de plus forte accumulation de neige (au Groenland par exemple).

Le remplissage Pléistocène moyen et supérieur de l'abri-grotte de la Baume-Bonne présente des transformations post-dépositionnelles profondes tant sur le plan minéralogique (néoformations) que sur le plan microstructural. Ces transformations sont variables et inégales d'une zone à l'autre et ont abouti à une perte généralisée des caractéristiques sédimentaires originelles. De ce fait, la morphologie et les faciès sédimentaires actuels sont complexes, ce qui crée d'énormes difficultés de raccords d'une zone à l'autre. A partir d'une étude minéralogique et micromorphologique, ce travail s'est intéressé à la caractérisation et au rôle de chacune de ces transformations dans l'évolution du remplissage. Sur cette base, une interprétation paléoenvironnementale et paléoclimatique des différents traits observés et un historique du remplissage et de son évolution sont proposés. L'accent est mis sur le rôle des néoformations minérales dans la perte des traits originels. Ainsi, la mise en place de la paragenèse phosphatée s'est faite aux dépens du matériel préexistant quelle que soit sa nature minéralogique (carbonatée ou silicatée ). Les mécanismes de mise en place n'ont pas de signification paléoclimatique certaine, mais possèdent une valeur paléoenvironnementale à l'échelle de la grotte. Le rôle des apports anthropiques et faunique en matières organiques et en restes osseux dans la phosphatation a été prépondérant. De même, les calcitisations secondaires se font aux dépens du matériel préexistant et n'ont qu'une signification paléoenvironnementale. Par contre, leur évolution vers des croûtes indiquerait un réchauffement du climat. L'accent est également mis sur le rôle des alternances de phases de gel et de dégel dans les restructurations et les réorganisations sédimentaires. Ces alternances provoquent la restructuration du sédiment en agrégats lamellaires ou arrondis qui sont souvent associés à des coiffes grossières et à des plages de lavages. Elles sont également responsables de la fragmentation et de la dispersion des constituants élémentaires. Ce facteur de gel-dégel est accentué par la configuration très irrégulière du substratum. L'ensemble de cette étude et les données antérieures montrent que la mise en place et l'évolution du remplissage seraient sous contrôle de facteurs morphologiques (configuration irrégulière du substratum, emplacement des dépôts vis-à-vis de l'extérieur et des parois calcaires), climatiques (principalement l'alternance de phases de gel et de dégel) et biologiques (fréquentation et apports anthropiques et fauniques). Leurs interactions variables, à la fois dans l'espace et dans le temps, donc complexes, seraient à l'origine de la complexité du remplissage de la Baume-Bonne.

Le marché de la pierre de construction représente une activité économique mondiale importante. Les échanges internationaux favorisent de potentielles substitutions, parfois frauduleuses, entre des pierres aux faciès comparables mais de provenances diverses. Il devient donc important de développer un outil de certification de la provenance des pierres de construction. Cette étude développe différentes méthodes d'identification (pétro-géochimie et/ou magnétisme) de pierres de construction de types granitique (Silverstar du Tarn, rose de La Clarté, gris bleu de Louvigné et bleu de Lanhélin) et sédimentaire (calcaire de Comblanchien) afin de pouvoir en certifier la provenance. De manière univoque, elle individualise ces pierres de construction françaises de potentiels concurrents commerciaux. Notre analyse utilise aussi des outils statistiques pour rendre compte de la variabilité intrinsèque des roches étudiées, quantifier la dissimilarité de roches de provenances différentes ou en établir, le cas échéant, la similarité. Au préalable l'échelle spatiale à laquelle une pierre de construction peut être considérée comme homogène est vérifiée. Des échantillons issus de carrières différentes sont comparés. Nos résultats et l'approche générale illustrée dans ce travail ne sont pas seulement d'intérêts pour les professionnels mais pour toute personne utilisant les pierres de construction à des fins industrielles. Cette étude montre qu'une caractérisation approfondie des pierres de construction peut en permettre la distinction en termes de provenance, et donc offre la possibilité de leur attribuer une carte d'identité, et si nécessaire un label commercial.

La marge du sud-est du Brésil est une marge passive élevée présentant des évidences d'activité magmatique et tectonique post-rift (intrusions alcalines et bassins sédimentaires). Nous avons mené une étude structurale et de thermochronologie (traces de fission et U-Th/He sur apatite) pour contraindre les âges, l'amplitude, les directions de contraintes et les causes de ces réactivations. La modélisation des données thermochronologiques nous a permis de mettre en évidence deux phases d'exhumation généralisée sur la région au Crétacé Supérieur et au Néogène. Une troisième phase durant le Paléogène est concentrée le long des bassins tertiaires. Au total, depuis la zone côtière jusqu'à la Serra da Mantiqueira, l'exhumation post-rift atteint 4.5 km. Une étude des profils sismiques du bassin de Taubaté, et des données d'affleurement a montré que les bassins tertiaires se formaient en transtension senestre au Paléogène, avec des contraintes compressives orientées SW-NE puis étaient réactivés en transpression dextre durant le Néogène sous l'effet de contraintes compressives E-W. Les âges, comme la cinématique des réactivations sont compatibles avec ceux inférés pour d'autres zones de la plaque sud-américaine ainsi qu'avec la cinématique de la convergence Nazca-Amérique du Sud. Nous avons donc conclu qu'un état compressif de l'ensemble de la plaque sud-américaine, sous l'effet des forces de ridge-push et de traction mantellique, était responsable de la réactivation des zones de faiblesses héritées, et provoquait les différentes phases de réactivation de la marge sud-est du Brésil, provoquant sa surrection et façonnant ainsi la topographie que nous connaissons aujourd'hui.

Les tourbières remplissent une importante fonction de régulation des cycles biogéochimiques. Elles sont très sensibles aux modifications du régime hydrologique qui résultent du climat ou de pressions anthropiques. Le travail présenté dans cette thèse applique une approche interdisciplinaire en combinant hydrologie, géophysique, hydrochimie, biologie et modélisation numérique. Le site d'investigation est une prairie tourbeuse située dans la presqu'île du Cotentin, en Normandie. L'approche par datation des eaux souterraines a permis d'acquérir une compréhension conceptuelle de l'aquifère. La modélisation met en évidence les interactions entre l'aquifère et la zone humide et prédit un impact important d'un accroissement du pompage et du changement climatique sur les niveaux d'eau pouvant provoquer un assèchement de la tourbe et sur les débits des cours d'eau. L'étude confirme que la vulnérabilité biochimique de la tourbe aux changements environnementaux, tel que l'état d'aération, est très dépendante de la qualité de la tourbe. Une tourbe plus dégradée, où les teneurs en nutriments et biomasse sont plus faibles, est plus sensible aux processus d'oxydation, qui entraînent une acidification importante, un relargage de sulfates et un lessivage de cations. Les résultats confirment que des conditions anaérobies doivent être favorisées dans la gestion des tourbières, mais qu'une légère fluctuation des niveaux n'altère pas son fonctionnement.